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PLC和工控机的软件特性

PLC、工控机和现场总线为工业自动化提供了很好的底层控制硬件基础。随着软件技术的迅猛发展，控制软件不再是单调的数字和菜单操作界面，而是图形化的人机交互工具。好的工控软件包括了从底层的数据采集、数据库、控制逻辑运算到高层的人机图形界面(MMI)。这里，我们从工控软件体系结构而不是个别软件功能的角度介绍PLC和工控机的应用软件应该具备的特性。

微软为制造业的分布式网络结构提出了一个功能强大的概念，它包括了企业资源规划（ERP）和制造资源规划（MRP）的主要功能、控制、人机界面与数据采集和监控（SCADA）、制造执行系统（MES）、批量控制与设备界面等，但它们同时增加了用户成本以及共享数据的难度。

因此，在1998年，微软公司引入了Windows分布式互连网络应用的概念，简称Windows DNA。它是在企业内将各种商业应用软件进行无缝连接的一种结构。这种结构可以使制造业的软件开发商开发出强壮的、具有多种特性的产品，并使最终用户将其各自独立的制造和商业软件应用集成到一个数字神经系统中去。

各个控制设备生产厂家如罗克韦尔自动化公司，通过其产品和与微软的合作，正在将Windows DNA结构引入制造业。这些公司在制造业软件开发过程中具有自己的策略框架，如罗克韦尔互联网应用结构，或称RNA，就是与微软提出的为企业定义的DNA结构紧密平行的一种。

建立在微软的Windows NT和Windows 9X操作系统和用户接受的微软Office套件、微软BackOffice工具的基础上，微软公司于1998年引入了DNA结构。Windows DNA立刻被采纳为连接在一个单独的企业分布式大系统中多种产品的策略结构。

DNA包含了传统的计算机系统并允许组成可变结构的Client/Sever系统，该系统可以提高技术等级以及进行应用革新。Windows DNA的关键元素包括工具、集成存储、商务过程、用户界面和导航。
更详细地说，DNA具有如下特征：

• 公共的操作系统和网络；

• 公共数据访问；

• BackOffice工具和服务；

• 公共的应用底层结构；

• 与微软的Office应用集成；

• 强有力的开发工具；

• 可遗传的系统集成工具；

正如微软定义的那样，制造业的Windows DNA包含了企业资源规划/制造资源规划，控制(不论其为分布式、基于PC的或PLC安全产品)、人机接口和SCADA，制造执行系统、批处理和设备接口。没有制造业的DNA，那么在这些应用功能之间的鸿沟只能由用户界面和驱动设备来填补。这将会使业主系统的成本增加，并且由于数据格式问题而很难共享数据。

早在80年代中期，罗克韦尔自动化在其CIM版本中首先确定了将工厂底层与上位计算机系统连接的需求。但是，直到现在实现以上概念的软件和硬件的核心技术才成熟，它们包括商业方面的应用如数据采集和监控、人机界面（HMI）、批量控制（Batch）、MES、ERP接口、基于PC总线的控制和通讯。
 

以RNA结构为例，它包括了：

1、操作系统平台

包括了从最早的Win3.1环境的人机界面和编程软件到Windows NT开发全功能人机界面。随着Windows CE的到来，一些公司正计划提供基于CE的全套的PLC编程、人机界面和控制软件。

2、COM和DCOM

建立COM（组件对象模型）和DCOM（分布式组件对象模型）使得产品具有互操作性、扩展性和灵活性。COM与其它工控软件产品的结合增加了提供集成套装软件（ProcessPak和ControlPak）的能力，还增加了各独立软件的模块化程度和促进某公司产品与其它厂家产品的集成能力。例如，罗克韦尔软件RS SQL是一个数据登入和传送处理的系统，采用COM技术提供连接控制系统和企业数据库系统的双向联系，是支持制造业DNA数据库环境的版本。

3、Visual Basic的应用

微软认为VB是在DNA框架内实现内部集成的关键技术。VBA为DNA结构提供了三大益处，首先，它为最终用户提供不需要学习特定语言而能编制自己的实际应用程序的标准方法；其次，VBA提供了多个应用间共享数据或集成功能的方法，例如，它允许人机界面软件可以利用微软的Excel表格的功能，这是一个系统模型公司的产品，具有计算功能和生产计划功能；最后，最终用户如将内嵌VBA产品集成到基于DNA的制造信息系统，它能够使目前工业界众多使用VB作为系统快速开发工具的工程师们提升其软件产品。

4、ActiveX

ActiveX技术的应用日益广泛，许多厂商推出的产品都支持ActiveX。罗克韦尔软件公司首先为制造工业的应用软件引入了ActiveX技术，并且是第一个授权的软件开发商，同时能将VBA嵌入到核心产品中去。

5、OPC－过程控制OLE

DDE是微软为front-office应用开发的共享小量相对不变的数据的技术。与DDE不同，过程控制OLE技术面向制造环境的控制性能、结构和可靠性而设计。微软的制造业DNA确定了设备、控制应用和商业应用间应该具有开放性和互操作性接口特征（OPC）。罗克韦尔是OPC组织制定者和主要开发者。OPC负责建立基于COM技术的应用规范，它允许所有的应用程序采用同样的基于COM技术的接口去访问数据，简化了数据的采集和共享方法。

根据以上要求采用了制造业DNA的许多技术后，罗克韦尔还提供面向企业和工业的集成软件包，如用于批量控制的RSBatch、RSView32、RSLogix等可用于对功能框图进行编程。它们也利用COM集成、VBA和OPC为应用间提供互操作性和与企业的其它层连接。控制软件包还为连接I/O、PC总线的控制、编程、VBA和COM对象提供相同的互操作性。

制造业信息技术的最高境界是采用无缝连接、投资有效、规模灵活和兼顾未来的发展的思想并在企业内共享从工厂底层采集的数据。RNA的技术保证了其用户用他们的现有软件去实现基于DNA的环境。只有当企业能够得到足够的信息以制定更好的决策、将其供应渠道和运作结合起来，才能使其整个系统更接近用户。虽然计算机硬件和网络技术已有很大发展，在软件领域仍还有很多的工作要做。